微量ボロン軟X線発光分光計測のための高効率回折格子

High efficiency diffraction gratings for study of trace boron by soft-X-ray emission spectroscopy

小池 雅人; 今園 孝志; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*; 寺内 正己*; 高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*

Koike, Masato; Imazono, Takashi; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*; Terauchi, Masami*; Takahashi, Hideyuki*; Handa, Nobuo*; Murano, Takanori*

B-K発光(183eV)のエネルギー領域に最適化した新たな試みによる高回折効率回折格子について理論的な検討を行った。入射光エネルギー183.3eVに対しての金の臨界角は4.9で斜入射角3.0のとき全反射の条件を満たすが、金の消衰係数が大きい(8.410)ため反射率は74%となる。これに対して炭素の臨界角は7.7で消衰係数も小さい(7.610)ため反射率は93%となる。このこと回折格子へ応用する。ラミナー型回折格子(刻線密度: 1200本/mm, デュテー比: 0.3, 溝深さ: 16nm, 基板: SiO, 表面: 30nm厚の金、または金とニッケル蒸着膜)上に非晶質炭素(a-C,密度: 2.2g/cm)または高密度のダイアモンドライクカーボン膜(ta-C, 密度: 3.1g/cm)を付加する場合を考える。これらの回折格子において斜入射角3で183.3eV近傍の回折効率(1次光)が最大となる最適膜厚を求めた。その結果、a-C, ta-Cの最適膜厚としてそれぞれ12nm, 24nmを得た。金膜だけの場合に比較して、6-10nmの広い範囲で回折効率が増大する結果を得た。特に、183.3eVでは33%(a-C), 80%(ta-C)増加しており、超微量ボロンK線の高感度計測に有効な回折格子として機能すると期待できる。

When the grazing incidence angle is 3.0, the total reflection condition is satisfied but the reflectivity is 74% due to the large extinction coefficient of 8.410. Carbon has a large critical angle of carbon of and small extinction coefficient of 7.610. We take these advantages to the coating of diffraction gratings. We assume the base laminar-type grating as follows: nickel layer of 30 nm thickness; groove density of 1200/ mm; duty ratio of 0.3; groove depth of 16 nm. Also it is assumed that the additions of conventional amorphous carbon having a density of 2.2 g/cm and diamond-like carbon(ta-C) having 3.1 g/cm. Optimized thickness of a-C and ta-C is 12 and 24 nm, respectively. The increase of 33% 183.3 eV (a-C) and 80% (ta-C) is obtained compared with the base grating, respectively, resulting in high sensitivity measurement of ultra-trace boron K emission.